При изготовлении новой детали возникает один важный вопрос — какой металл использовать? Хотя ответ может быть простым, например, выбрать простую углеродистую сталь, потому что это дешево, другие приложения могут не иметь таких четких ответов. При выборе материала для использования и метода для производства этой части необходимо ответить на несколько вопросов:
-
- В каких условиях будет работать эта деталь?
- Какие нагрузки будут на нее воздействовать?
- В какой ценовой категории должна находиться эта деталь?
Если деталь должна иметь превосходную прочность и коррозионную стойкость при высоких температурах, сплавы Inconel являются лучшими для этих применений. С другой стороны, деталь для работы с медикаментами может лучше подходить для сплава из нержавеющей стали. Остальная часть этого поста описывает, какие другие приложения вы можете использовать для этих двух металлов!
Инконель
Inconel (инконели) представляют собой класс суперсплавов на основе никеля и хрома, характеризующиеся высокой коррозионной стойкостью, стойкостью к окислению, прочностью при высоких температурах и сопротивлением ползучести. Inconel способен противостоять повышенным температурам и чрезвычайно агрессивным средам благодаря двум факторам. Одной из причин этого является образование интерметаллического соединения Ni3Nb в гамма-фазе. Эта интерметаллическая фаза действует как «клей» на границах зерен. Этот «клей» предотвращает увеличение размера зерен при нагревании до высоких температур (по большей части, более мелкие зерна означают высокую прочность, а более крупные зерна дают более высокую пластичность). Во-вторых, Inconel обладает высокой коррозионной стойкостью благодаря пассивирующему слою, который образуется при нагревании. Оба этих фактора делают Inconel идеальными сплавами для применений в газовых турбинах с горячими секциями для бурения глубоководных скважин. Так в чем же недостаток этих сплавов? Они дороги, сложны в работе и трудны в работе.
Нержавеющая сталь
Нержавеющие стали характеризуются содержанием хрома более 10,5% по массе. Нержавеющие стали имеют более высокую коррозионную стойкость, чем традиционные стали. Существует пять классов нержавеющих сталей: аустенитная, ферритная, мартенситная, дуплексная и тугоплавкая нержавеющая сталь. Эти нержавеющие стали названы в честь микроструктуры, которая образуется в этих сплавах. Нержавеющая сталь Duplex представляет собой смесь аустенитной и ферритной микроструктур, а выделяющася при отверждении фаза способствует повышению прочности этого класса нержавеющих сталей. Прочность и коррозионная стойкость нержавеющей стали зависят от этих микроструктур. Например, аустенитные нержавеющие стали будут самым пластичным классом нержавеющей стали, но также и наиболее устойчивыми к коррозии. С другой стороны, мартенситный класс обычно имеет гораздо более высокую прочность, но меньшую коррозионную стойкость. Аустенитные нержавеющие стали имеют более крупную, более равноосную зернистую структуру, что придает им эти свойства по сравнению с меньшей пластинчатой структурой, характерной для мартенситных нержавеющих сталей. Нержавеющая сталь — это разнообразная группа сплавов, которые можно найти во всем, от кухонных столовых приборов до конструкционных строительных конструкций, биомедицинских и приготовления пищи.
В чем разница?
Во-первых, Inconel намного дороже, чем сплавы из нержавеющей стали. Инконель также имеет гораздо лучшую коррозионную стойкость и прочность при высоких температурах. Однако при более низких температурах такие стали, как нержавеющая сталь 17-4PH, будут иметь более высокую прочность, чем Inconel. При выборе между двумя различными сплавами основным решающим фактором является стоимость, температура и прочность. Если требуется более дешевая, но относительно прочная деталь, вероятно, стоит выбрать нержавеющую сталь. Если для высокотемпературных нужд требуется компонент, ответственный за воздух, то Inconel является гораздо лучшим сплавом для этого применения.
Зачем 3D печатать это?
Поскольку Inconel очень дорогой и сложный в обработке сплав, 3D-печать печать деталей из него может быть намного проще. 3D-печать уменьшает количество отходов, трудозатраты, затраты на инструмент и сокращает время выполнения заказа, что, в свою очередь, может снизить стоимость детали. С другой стороны, нержавеющая сталь во многом зависит от области применения, текущей стоимости детали и обрабатываемости. 3D-печать как Inconel, так и нержавеющей стали с помощью Markforged Metal X — это отличное решение для многих областей применения, в том числе в нефтяной и газовой промышленности для нашего материала Inconel 625 или для замены устаревших деталей нашей нержавеющей сталью 17-4 PH. 3D-печать этих деталей может снизить стоимость, потери материалов и время выполнения заказа, что важно для дорогостоящих сплавов, таких как Inconel 625, или сокращение времени выполнения заказа с невозможными устаревшими деталями.
Автор
Cat Pomorski (Кэт Поморски) — Инженер-разработчик Markforged, Inc., т.: +1 866-496-1805
Источник: markforged.com
Tags:
Материалы для литья